隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

論文題目：基于PLC、變頻器、觸摸屏的隧道通風(fēng)系統(tǒng)（設(shè)計(jì)）摘要隨著電子技術(shù)和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，PLC和變頻器正成為通用、廉價(jià)和性能可靠的控制和驅(qū)動(dòng)設(shè)備，得到廣泛的應(yīng)用。由PLC控制的變頻調(diào)速離心風(fēng)機(jī)的通風(fēng)系統(tǒng)，具有較高的可靠性和較好的節(jié)能效果，易于組建成整體的自控系統(tǒng)，很方便地實(shí)現(xiàn)各種控制切換和遠(yuǎn)程監(jiān)控通過對國內(nèi)現(xiàn)有鐵路，公路的觀察和分析，其中隧道的占有比已達(dá)到很高的地位，而隧道內(nèi)通風(fēng)系統(tǒng)在其中的安全作用及能耗占有很高的比重。隧道通風(fēng)系統(tǒng)是隧道安全運(yùn)行的重要組成部分，通風(fēng)系統(tǒng)能否正常工作與隧道內(nèi)運(yùn)行環(huán)境條件、運(yùn)行效率、運(yùn)行安全密切相關(guān)。隨著我國政府對各行各業(yè)安全生產(chǎn)監(jiān)管力度的不斷加強(qiáng)，尤其對公路、鐵路安全運(yùn)行的要求越來越高，對隧道通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，提高其運(yùn)行穩(wěn)定性、可靠性、節(jié)能降耗等勢在必行。本系統(tǒng)將 PLC與變頻器及觸摸屏有機(jī)地結(jié)合起來，為監(jiān)控隧道內(nèi)行車環(huán)境，隧道內(nèi)設(shè)置有計(jì)數(shù)傳感器、溫度及能見度檢測儀。通風(fēng)控制系統(tǒng)即在實(shí)時(shí)檢測這些環(huán)境參數(shù)的基礎(chǔ)上，控制隧道內(nèi)風(fēng)機(jī)的開啟，以使各項(xiàng)空氣指標(biāo)符合安全行車標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到既保障安全行車、同時(shí)節(jié)約能源的目的。各空氣指標(biāo)數(shù)據(jù)由PLC模擬量輸入模塊采集，風(fēng)機(jī)的啟停通過PLC的開關(guān)量輸出模塊程序控制變頻器并由接觸器實(shí)現(xiàn)控制。采用以隧道的車流量為主控參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對風(fēng)機(jī)工作過程和運(yùn)轉(zhuǎn)速度的有效控制，使隧道通風(fēng)機(jī)通風(fēng)高效、安全，達(dá)到了明顯的節(jié)能效果。PLC控制系統(tǒng)具有對驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)的電機(jī)過熱保護(hù)、故障報(bào)警、斷電等功能特點(diǎn)，為隧道通風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)改造提供一條新途徑。關(guān)鍵詞：隧道、通風(fēng)機(jī)、 PLC 、變頻器、觸摸屏 目錄一. 前言(4)二. 系統(tǒng)介紹(5)2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(5)2.2 設(shè)計(jì)要求(7)三 各單元簡介(8)3.1 PLC的控制單元簡介及選擇(8)3.2 觸摸屏簡介及選擇(14) 3.3 風(fēng)機(jī)的簡介(18)3.4 變頻器應(yīng)用及選擇(19)3.5 傳感器簡介與選擇(21)四通訊安裝與接線(23) 4.1 N：N 網(wǎng)絡(luò)的通訊連接 (24)4.2 變頻器與PLC的接線(27)4.3 觸摸屏與PLC的通訊連接(27)4.4 調(diào)試(27)五. 程序(28)5.1 PLC程序(28)5.2 觸摸屏程序(36)六致謝(42)七參考文獻(xiàn)(42)前言隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，通暢高效的交通系統(tǒng)成為經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步發(fā)展的基本需求，從而高速公路亦得以蓬勃發(fā)展。作為高速公路路段中相對事故率較高的隧道區(qū)域，為保證行車安全，提高行車效率，通常在長隧道或特長隧道內(nèi)設(shè)置隧道監(jiān)控系統(tǒng)，集中監(jiān)控隧道內(nèi)通風(fēng)、照明以及行車情況，在必要時(shí)候發(fā)布誘導(dǎo)和指導(dǎo)性信息。而隧道內(nèi)通風(fēng)、照明、以及交通誘導(dǎo)設(shè)備均分散于整個(gè)隧道區(qū)域，因此集成隧道內(nèi)各要素信息，方便隧道監(jiān)控人員的集中監(jiān)控與管理，成為隧道監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置的主要目的。而最近幾年，PLC、 變頻器 以其諸多優(yōu)異特點(diǎn)獲得廣泛的使用，在工業(yè)先進(jìn)國家已成為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。它專為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)，集電氣、儀表、控制三電于一體，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。因此研究本課題的意義和目的主要是本著：安全，節(jié)能，高效，穩(wěn)定，智能及人性化的目的為主要著力點(diǎn)的。目前國內(nèi)大多數(shù)隧道內(nèi)的通風(fēng)系統(tǒng)采用的是定流量繼電器恒流控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)雖然簡便，但是不能根據(jù)車流，溫度及其它突發(fā)事件的發(fā)生，有效的，實(shí)時(shí)的，調(diào)節(jié)能量供應(yīng)，耗能極大，而且故障率高，不易發(fā)現(xiàn)問題所在。本課題從使用功能上要求通風(fēng)系統(tǒng)要求的風(fēng)量不是恒定的，而是隨著隧道內(nèi)車流量，人員多少，環(huán)境條件，在不同狀況能夠自動(dòng)的，實(shí)時(shí)的輸出不同流量的要求。這就需要采用一定的技術(shù)手段，在此處定為：在不同的環(huán)境條件下通過傳感器等器件感知環(huán)境的變化，把這些變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)傳送給PLC，再通過PLC控制變頻器輸出控制風(fēng)機(jī)，供給不同流量，并通過觸摸屏監(jiān)視運(yùn)行狀態(tài)并控制。這就需要運(yùn)用PLC及變頻技術(shù)，采用觸摸屏技術(shù)。達(dá)到練習(xí)和熟悉操作這些新興技術(shù)并同實(shí)際項(xiàng)目相結(jié)合，系統(tǒng)的完成對他們的綜合運(yùn)用二. 系統(tǒng)介紹2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由于可編程控制器和觸摸屏及三相異步電機(jī)的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)充分利用了PLC強(qiáng)大的邏輯處理功能和人機(jī)界面的良好的交互性，避免傳統(tǒng)的繼電器一接觸器控制電路的復(fù)雜接線，降低了對運(yùn)行人員的技術(shù)要求；同時(shí)對重要開關(guān)輸入量實(shí)現(xiàn)觸摸屏按鍵和外部按鈕備用模式，提高了系統(tǒng)的可靠性，為現(xiàn)場操作人員對運(yùn)行過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控和維護(hù)帶來了方便。同時(shí)，作為本專業(yè)技師與高級(jí)技師專業(yè)必會(huì)之一，我們將理論與實(shí)際相結(jié)合，對我們掌握新技術(shù)新理念，提高動(dòng)手能力，有很好的指導(dǎo)意義和現(xiàn)實(shí)意義。通風(fēng)控制系統(tǒng)主要由 4 臺(tái)風(fēng)機(jī)組構(gòu)成，每個(gè)風(fēng)機(jī)組有兩臺(tái)電機(jī)，由一臺(tái)PLC、一臺(tái)變頻器控制。系統(tǒng)共有8臺(tái)電機(jī)、四臺(tái)PLC、四臺(tái)變頻器、四臺(tái)觸摸屏組成。每臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)一組扇片，兩組扇片是對旋的，一組用于吸風(fēng)，一組為增加風(fēng)速，對隧道進(jìn)行供風(fēng)，采用風(fēng)機(jī) 2 45 kW ，PLC、觸摸屏、車流量、煙塵傳感器和變頻器等組成一個(gè)完整的閉環(huán)控制系統(tǒng)。其中還包括接觸器、中間繼電器、熱繼電器、斷路器等系統(tǒng)保護(hù)電器，實(shí)現(xiàn)對電機(jī)和 PLC的有效保護(hù)，以及對電機(jī)的切換控制。本控制系統(tǒng)以傳感器為感應(yīng)元件，PLC識(shí)別并控制，變頻器輸出可變頻率，從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)自動(dòng)運(yùn)行等功能，且由于高速公路隧道區(qū)域作為一個(gè)相對封閉區(qū)域，通風(fēng)不暢，汽車尾氣沉積，油污污染，高低壓線纜布線的空間限制導(dǎo)致電磁干擾等等因素，使其成為一個(gè)非常惡劣的電氣環(huán)境，對應(yīng)用的電氣設(shè)備的適應(yīng)性提出很高的要求；而且隧道距離長，設(shè)備布設(shè)分散，也為監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建造成一定難度所以在此設(shè)計(jì)由觸摸屏監(jiān)視控制。與常規(guī)繼電器實(shí)施的通風(fēng)系統(tǒng)相比，PLC系統(tǒng)具有故障率低、可靠性高、接線簡單、維護(hù)方便等諸多優(yōu)點(diǎn)。 PLC和變頻器及各種傳感器配合使用，使系統(tǒng)控制的安全性、可靠性大大提高，也使通風(fēng)機(jī)運(yùn)行的故障率大大降低，不僅節(jié)約了電能，而且還提高了設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)率?？刂乒δ苁雇L(fēng)系統(tǒng)的自動(dòng)化程度大大提高，減輕了崗位人員勞動(dòng)強(qiáng)度。系統(tǒng)框圖 本PLC控制系統(tǒng)具有對通風(fēng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)與運(yùn)行，進(jìn)行監(jiān)控、聯(lián)鎖和過熱保護(hù)等功能。PLC與車流量、煙塵、溫度傳感器配合使用，使系統(tǒng)控制的安全性、可靠性大大提高，也使通風(fēng)機(jī)運(yùn)行的故障率大大降低，提高了設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)率。本系統(tǒng)采用自動(dòng)工作模式，具有現(xiàn)場控制方式、狀態(tài)顯示以及故障報(bào)警等功能。在自動(dòng)方式下，利用車流量感器檢測車流量的電信號(hào)，然后送入 PLC，PLC將檢測到車輛值與設(shè)定的車輛值進(jìn)行比較和處理，輸出信號(hào)控制通風(fēng)機(jī)工作。當(dāng)隧道的車輛低于設(shè)定范圍數(shù)值，工作通風(fēng)機(jī)與備用離心通風(fēng)機(jī)循環(huán)工作；當(dāng)出現(xiàn)突發(fā)事故，隧道的車輛高于設(shè)定的數(shù)值，工作離心通風(fēng)機(jī)與備用通風(fēng)機(jī)不再循環(huán)工作，并自動(dòng)切換為同時(shí)工作，加大對隧道內(nèi)的通風(fēng)量，直至隧道內(nèi)的空氣升至設(shè)定的空氣數(shù)值以上，工作通風(fēng)機(jī)與備用通風(fēng)機(jī)恢復(fù)循環(huán)工作。在有煙塵的隧道供風(fēng)系統(tǒng)中，隧道內(nèi)的煙塵濃度傳感器檢測煙塵濃度，用變送器將現(xiàn)場信號(hào)變換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，送入 A /D 轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后送入 PLC，同樣 PLC將檢測到的數(shù)值與設(shè)定的數(shù)值進(jìn)行比較，當(dāng)煙塵濃度大于設(shè)定數(shù)值后，PLC輸出信號(hào)控制通風(fēng)機(jī)全速工作，防止事故發(fā)生。2.1.1 車流量的計(jì)量:每股行車道的車流量通過PLC進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。當(dāng)車輛進(jìn)入路口經(jīng)過第一個(gè)傳感器時(shí)，使統(tǒng)計(jì)數(shù)加1，經(jīng)過第二個(gè)傳感器2出路口時(shí)，使統(tǒng)計(jì)數(shù)減1，其差值為該股車道上車輛的滯留量(動(dòng)態(tài)值)，可以與設(shè)定值進(jìn)行比較，據(jù)此作為調(diào)整風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率的依據(jù)。輸入輸出序號(hào)名稱地址序號(hào)名稱地址1進(jìn)口車輛傳感器X01溫度報(bào)警Y02出口車輛傳感器X12煙塵報(bào)警Y13溫度傳感器X23車輛超限報(bào)警Y24煙塵傳感器X34主電機(jī)繼電器Y35急停X45副電機(jī)繼電器Y46啟動(dòng) X56變頻低速RHY57變頻器報(bào)警X67變頻中速RMY6變頻高速RLY7表1 主PLC I/O接口分配表2.2 設(shè)計(jì)要求：2.2.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) 本系統(tǒng)的硬件電路如下圖所示，它由8臺(tái)電動(dòng)機(jī)，一臺(tái)智能型電控柜（包括三菱變頻器、PLC、交流接觸器、觸摸屏、繼電器等），一套車流量傳感器、斷相相序保護(hù)裝置以及供電主回路等構(gòu)成。 2.2.2 設(shè)計(jì)要求：1：系統(tǒng)的監(jiān)控及控制均在觸摸屏上進(jìn)行。2：系統(tǒng)上電，在觸摸屏上按下啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)即進(jìn)入運(yùn)行模式。3：以車流量為基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行主控制調(diào)節(jié)A、當(dāng)隧道內(nèi)車數(shù)量在1-29輛，風(fēng)機(jī)以20HZ頻率運(yùn)行B、當(dāng)隧道內(nèi)車數(shù)量在30-59輛，風(fēng)機(jī)以25HZ運(yùn)行C、當(dāng)隧道內(nèi)車數(shù)量在60-89輛，風(fēng)機(jī)以35HZ運(yùn)行D、當(dāng)隧道內(nèi)車數(shù)量在90-120輛，風(fēng)機(jī)以40HZ運(yùn)行E、當(dāng)車數(shù)量大于120輛，在觸摸屏上顯示報(bào)警信號(hào)，表明隧道內(nèi)發(fā)生堵塞，且各組主副電機(jī)同時(shí)全速50HZ運(yùn)行4：當(dāng)隧道內(nèi)因火災(zāi)或其它原因引起溫度高于40，各組主副風(fēng)機(jī)均以50HZ全速運(yùn)行，并顯示溫度過高報(bào)警，直到溫度下降到正常范圍。5：當(dāng)隧道內(nèi)因煙塵或大霧，造成能見度降低，各組風(fēng)機(jī)以全速50HZ運(yùn)行，直到環(huán)境恢復(fù)正常，并顯示報(bào)警。6：各組主副風(fēng)機(jī)如有一臺(tái)發(fā)生故障，另一臺(tái)自動(dòng)投入運(yùn)行。三各單元介紹可編程邏輯控制器(PLC)以其編程簡單方便、控制穩(wěn)定可靠、功能強(qiáng)大等優(yōu)點(diǎn)通常作為控制器廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)控制領(lǐng)域。觸摸屏作為人機(jī)交互界面在一定程度上減少PLC的外部IO點(diǎn)的使用以及減輕系統(tǒng)外部按鈕開關(guān)的連線復(fù)雜程度，同時(shí)也提高了運(yùn)行維護(hù)的方便性。隨著工業(yè)現(xiàn)場對控制設(shè)備小型化、易操作化、智能化的要求的不斷提高，基于PLC和觸摸屏的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用前景將非常廣闊。本文采用三菱PLC(Fx1NMR)、觸摸屏(MT506)、三菱變頻器和外部模擬按鈕實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)三相異步電機(jī)的交流變頻調(diào)速實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。3.1 PLC的控制單元簡介及選擇:3.1.1 PLC概述:PLC即可編程控制器（Programmable logic Controller，是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國際電工委員會(huì)（International Electrical Committee）頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對PLC做了如下定義：PLC英文全稱Programmable Logic Controller，中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是：一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程，PLC是可編程邏輯電路，也是一種和硬件結(jié)合很緊的語言，在半導(dǎo)體方面有很重要的應(yīng)用，可以說有半導(dǎo)體的地方就有PLC。PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。（1）CPU的構(gòu)成CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個(gè)CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程。CPU主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù)，它們決定著PLC的工作速度，I/O數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。（2）I/O模塊PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開關(guān)量輸入（DI），開關(guān)量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。常用的I/O分類如下：開關(guān)量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。模擬量：按信號(hào)類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit，14bit，16bit等。除了上述通用I/O外，還有特殊I/O模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。按I/O點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少。但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。（3）電源模塊PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時(shí)，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VDC）。3.1.2.PLC外部連接:傳感器作輸入信號(hào)，5個(gè)操作鍵分別是自動(dòng)方式開關(guān)、手動(dòng)方式開關(guān)、停機(jī)按鈕，及2個(gè)在手動(dòng)控制下控制通風(fēng)機(jī)運(yùn)行的按鈕開關(guān)，開關(guān)量傳感器為拖動(dòng)通風(fēng)機(jī)的吸風(fēng)電機(jī)和增風(fēng)速電機(jī)發(fā)生堵轉(zhuǎn)故障時(shí)熱繼電器3.1.3PLC使用中需要注意的問題:PLC是一種用于工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化控制的設(shè)備，一般不需要采取什么措施，就可以直接在工業(yè)環(huán)境中使用。然而，盡管有如上所述的可靠性較高，抗干擾能力較強(qiáng)，但當(dāng)生產(chǎn)環(huán)境過于惡劣，電磁干擾特別強(qiáng)烈，或安裝使用不當(dāng)，就可能造成程序錯(cuò)誤或運(yùn)算錯(cuò)誤，從而產(chǎn)生誤輸入并引起誤輸出，這將會(huì)造成設(shè)備的失控和誤動(dòng)作，從而不能保證PLC的正常運(yùn)行，要提高PLC控制系統(tǒng)可靠性，一方面要求PLC生產(chǎn)廠家提高設(shè)備的抗干擾能力；另一方面，要求設(shè)計(jì)、安裝和使用維護(hù)中引起高度重視，多方配合才能完善解決問題，有效地增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾性能。因此在使用中應(yīng)注意以下問題：1. 工作環(huán)境（1）溫度PLC要求環(huán)境溫度在055，安裝時(shí)不能放在發(fā)熱量大的元件下面，四周通風(fēng)散熱的空間應(yīng)足夠大。（2）濕度為了保證PLC的絕緣性能，空氣的相對濕度應(yīng)小于85%（無凝露）。（3）震動(dòng)應(yīng)使PLC遠(yuǎn)離強(qiáng)烈的震動(dòng)源，防止振動(dòng)頻率為1055Hz的頻繁或連續(xù)振動(dòng)。當(dāng)使用環(huán)境不可避免震動(dòng)時(shí)，必須采取減震措施，如采用減震膠等。 （4）空氣避免有腐蝕和易燃的氣體，例如氯化氫、硫化氫等。對于空氣中有較多粉塵或腐蝕性氣體的環(huán)境，可將PLC安裝在封閉性較好的控制室或控制柜中。（5）電源PLC對于電源線帶來的干擾具有一定的抵制能力。在可靠性要求很高或電源干擾特別嚴(yán)重的環(huán)境中，可以安裝一臺(tái)帶屏蔽層的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地之間的干擾。一般PLC都有直流24V輸出提供給輸入端，當(dāng)輸入端使用外接直流電源時(shí)，應(yīng)選用直流穩(wěn)壓電源。因?yàn)槠胀ǖ恼鳛V波電源，由于紋波的影響，容易使PLC接收到錯(cuò)誤信息。2 控制系統(tǒng)中干擾及其來源現(xiàn)場電磁干擾是PLC控制系統(tǒng)中最常見也是最易影響系統(tǒng)可靠性的因素之一，所謂治標(biāo)先治本，找出問題所在，才能提出解決問題的辦法。因此必須知道現(xiàn)場干擾的源頭。（1）干擾源及一般分類影響PLC控制系統(tǒng)的干擾源，大都產(chǎn)生在電流或電壓劇烈變化的部位，其原因是電流改變產(chǎn)生磁場，對設(shè)備產(chǎn)生電磁輻射；磁場改變產(chǎn)生電流，電磁高速產(chǎn)生電磁波。通常電磁干擾按干擾模式不同，分為共模干擾和差模干擾。共模干擾是信號(hào)對地的電位差，主要由電網(wǎng)串入、地電位差及空間電磁輻射在信號(hào)線上感應(yīng)的共態(tài)（同方向）電壓疊加所形成。共模電壓通過不對稱電路可轉(zhuǎn)換成差模電壓，直接影響測控信號(hào)，造成元器件損壞（這就是一些系統(tǒng)I/O模件損壞率較高的主要原因），這種共模干擾可為直流，亦可為交流。差模干擾是指作用于信號(hào)兩極間的干擾電壓，主要由空間電磁場在信號(hào)間耦合感應(yīng)及由不平衡電路轉(zhuǎn)換共模干擾所形成的電壓，這種干擾疊加在信號(hào)上，直接影響測量與控制精度。（2）PLC系統(tǒng)中干擾的主要來源及途徑1）強(qiáng)電干擾PLC系統(tǒng)的正常供電電源均由電網(wǎng)供電。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣，它將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應(yīng)電壓。尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化，刀開關(guān)操作浪涌、大型電力設(shè)備起停、交直流傳動(dòng)裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等，都通過輸電線路傳到電源原邊。2）柜內(nèi)干擾控制柜內(nèi)的高壓電器，大的電感性負(fù)載，混亂的布線都容易對PLC造成一定程度的干擾。3）來自信號(hào)線引入的干擾與PLC控制系統(tǒng)連接的各類信號(hào)傳輸線，除了傳輸有效的各類信息之外，總會(huì)有外部干擾信號(hào)侵入。此干擾主要有兩種途徑：一是通過變送器供電電源或共用信號(hào)儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾，這往往被忽視；二是信號(hào)線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾，即信號(hào)線上的外部感應(yīng)干擾，這是很嚴(yán)重的。由信號(hào)引入干擾會(huì)引起I/O信號(hào)工作異常和測量精度大大降低，嚴(yán)重時(shí)將引起元器件損傷。4）來自接地系統(tǒng)混亂時(shí)的干擾接地是提高電子設(shè)備電磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正確的接地，既能抑制電磁干擾的影響，又能抑制設(shè)備向外發(fā)出干擾；而錯(cuò)誤的接地，反而會(huì)引入嚴(yán)重的干擾信號(hào)，使PLC系統(tǒng)將無法正常工作。5）來自PLC系統(tǒng)內(nèi)部的干擾主要由系統(tǒng)內(nèi)部元器件及電路間的相互電磁輻射產(chǎn)生，如邏輯電路相互輻射及其對模擬電路的影響，模擬地與邏輯地的相互影響及元器件間的相互不匹配使用等。6）變頻器干擾 一是變頻器啟動(dòng)及運(yùn)行過程中產(chǎn)生諧波對電網(wǎng)產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾，引起電網(wǎng)電壓畸變，影響電網(wǎng)的供電質(zhì)量；二是變頻器的輸出會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁輻射干擾，影響周邊設(shè)備的正常工作。 3. 主要抗干擾措施 （1） 電源的合理處理，抑制電網(wǎng)引入的干擾 對于電源引入的電網(wǎng)干擾可以安裝一臺(tái)帶屏蔽層的變比為1：1的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地之間的干擾，還可以在電源輸入端串接LC濾波電路。 （2） 正確選擇接地點(diǎn)，完善接地系統(tǒng) 良好的接地是保證PLC可靠工作的重要條件，可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。接地的目的通常有兩個(gè)，其一為了安全，其二是為了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。 PLC控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護(hù)地等。接地系統(tǒng)混亂對PLC系統(tǒng)的干擾主要是各個(gè)接地點(diǎn)電位分布不均，不同接地點(diǎn)間存在地電位差，引起地環(huán)路電流，影響系統(tǒng)正常工作。例如電纜屏蔽層必須一點(diǎn)接地，如果電纜屏蔽層兩端A、B都接地，就存在地電位差，有電流流過屏蔽層，當(dāng)發(fā)生異常狀態(tài)如雷擊時(shí)，地線電流將更大。 此外，屏蔽層、接地線和大地有可能構(gòu)成閉合環(huán)路，在變化磁場的作用下，屏蔽層內(nèi)又會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電流，通過屏蔽層與芯線之間的耦合，干擾信號(hào)回路。若系統(tǒng)地與其它接地處理混亂，所產(chǎn)生的地環(huán)流就可能在地線上產(chǎn)生不等電位分布，影響PLC內(nèi)邏輯電路和模擬電路的正常工作。PLC工作的邏輯電壓干擾容限較低，邏輯地電位的分布干擾容易影響PLC的邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)存貯，造成數(shù)據(jù)混亂、程序跑飛或死機(jī)。模擬地電位的分布將導(dǎo)致測量精度下降，引起對信號(hào)測控的嚴(yán)重失真和誤動(dòng)作。 1）安全地或電源接地 將電源線接地端和柜體連線接地為安全接地。如電源漏電或柜體帶電，可從安全接地導(dǎo)入地下，不會(huì)對人造成傷害。 2）系統(tǒng)接地 PLC控制器為了與所控的各個(gè)設(shè)備同電位而接地，叫系統(tǒng)接地。接地電阻值不得大于4，一般需將PLC設(shè)備系統(tǒng)地和控制柜內(nèi)開關(guān)電源負(fù)端接在一起，作為控制系統(tǒng)地。 3）信號(hào)與屏蔽接地 一般要求信號(hào)線必須要有唯一的參考地，屏蔽電纜遇到有可能產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾的場合，也要在就地或者控制室唯一接地，防止形成“地環(huán)路”。信號(hào)源接地時(shí)，屏蔽層應(yīng)在信號(hào)側(cè)接地；不接地時(shí)，應(yīng)在PLC側(cè)接地；信號(hào)線中間有接頭時(shí)，屏蔽層應(yīng)牢固連接并進(jìn)行絕緣處理，一定要避免多點(diǎn)接地；多個(gè)測點(diǎn)信號(hào)的屏蔽雙絞線與多芯對絞總屏蔽電纜連接時(shí)，各屏蔽層應(yīng)相互連接好，并經(jīng)絕緣處理，選擇適當(dāng)?shù)慕拥靥巻吸c(diǎn)接點(diǎn)。 3.1.4.PLC的選用:根據(jù)設(shè)計(jì)要求得出，主站PLC需要一個(gè)啟動(dòng)按鈕X5、和一個(gè)急停按鈕X4、進(jìn)口車輛傳感器X0、出口車輛傳感器X1、溫度傳感器X2、煙塵傳感器X3、變頻器故障輸入X6七個(gè)輸入信號(hào)，而輸出共需8個(gè)輸出信號(hào)。由于隧道集中監(jiān)控系統(tǒng)傳輸距離長，控制規(guī)模較大，采用四級(jí)控制較為靈活、安全、高效。四級(jí)控制即總中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制、監(jiān)控分中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制、隧道PLC網(wǎng)絡(luò)控制、現(xiàn)場自動(dòng)控制。隧道監(jiān)控系統(tǒng)一般情況下是在監(jiān)控分中心主控計(jì)算機(jī)的控制下，交由控制器自動(dòng)控制運(yùn)行。隧道PLC網(wǎng)絡(luò)在計(jì)算機(jī)的控制下，運(yùn)行各自局部設(shè)施的自動(dòng)控制。監(jiān)控中心控制計(jì)算機(jī)采集來自分中心及隧道控制單元、各類檢測報(bào)警單元的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并給相應(yīng)的控制單元發(fā)送命令，以執(zhí)行相應(yīng)任務(wù)。為了避免大材小用，而造成的資金浪費(fèi)，同時(shí)要保證實(shí)現(xiàn)操作的可行性，及以后擴(kuò)展需要，則選用三菱型號(hào)為FX1N-MR系列的PLC機(jī)型。FX1N系列是FX系列PLC家族中比較先進(jìn)的系列。由于FX1N系列具備如下特點(diǎn)：最大范圍的包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)、程式執(zhí)行更快、全面補(bǔ)充了通信功能、適合世界各國不同的電源以及滿足單個(gè)需要的大量特殊功能模塊，他可以為你的工廠自動(dòng)化應(yīng)用提供最大的靈活和控制能力。為大量實(shí)際應(yīng)用而開發(fā)的特殊功能開發(fā)了各個(gè)范圍的特殊功能模塊以滿足不同的需要，模擬I/O，高速計(jì)數(shù)器。內(nèi)置24V直流電源，24V、400mA直流電源可用于外圍設(shè)備，如傳感器或其他元件?？焖贁嚅_端子塊因?yàn)椴捎昧藘?yōu)良的可維護(hù)性快速斷開端子，即使接著電纜也可以更換單元。時(shí)鐘功能和小時(shí)表功能在所有的FX1N的PLC中都有實(shí)時(shí)時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn)。時(shí)間設(shè)置和比較指令易于操作。小時(shí)表功能對過程跟蹤和機(jī)器維護(hù)提供了有價(jià)值的信息。持續(xù)掃描功能為應(yīng)用所需求的持續(xù)掃描時(shí)間定義操作周期在線程序編輯在線改變程序不會(huì)損失工作時(shí)間或者停止生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)。RUN/STOP開關(guān)面板上運(yùn)行/停止開關(guān)易于操作。遠(yuǎn)程維護(hù)遠(yuǎn)處的編程軟件可以通過調(diào)制調(diào)解器來檢測、上載或是卸載程序和數(shù)據(jù)密碼保護(hù)使用一個(gè)八位數(shù)字密碼保護(hù)您的程序。FX1N-MR的PLC機(jī)型，I/O總點(diǎn)數(shù)為點(diǎn)，輸入點(diǎn)數(shù)為24(X000X027)點(diǎn)，輸出點(diǎn)為24（Y000Y027）,為繼電器輸出，交流電源、24V直流輸入類型。它具有靈活的配置，除了滿足特殊需求的大量特殊模塊，6個(gè)基本單元中的每個(gè)單元可擴(kuò)展256個(gè)I/O。有高速運(yùn)算，基本指令：0.08us/指令，應(yīng)用指令：1.52至幾百us/指令。有突出的寄存器容量，F(xiàn)X1N系列包括8K步內(nèi)置RAM寄存器，用一個(gè)寄存器盒可擴(kuò)展到16RAM或EEPROM。有豐富的元件資源，3072點(diǎn)輔助繼電器，256點(diǎn)計(jì)時(shí)器，235點(diǎn)計(jì)數(shù)器，8000數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。滿足我的設(shè)計(jì)需要。為了簡約整個(gè)系統(tǒng)組件及成本，提高工作可靠性，交通等選用220VAC為宜，選用其他型號(hào)的交通燈，只需加裝相應(yīng)等級(jí)電壓轉(zhuǎn)換裝置即可，同時(shí)要特別注意單點(diǎn)負(fù)載電流不能超過2A，若高于2A則要采取隔離技術(shù)手段。3.2觸摸屏的介紹:3.2.1觸摸屏的定義與簡介觸摸屏（Touch panel）又稱為觸控面板，是個(gè)可接收觸頭等輸入訊號(hào)的感應(yīng)式液晶顯示裝置，當(dāng)接觸了屏幕上的圖形按鈕時(shí)，屏幕上的觸覺反饋系統(tǒng)可根據(jù)預(yù)先編程的程式驅(qū)動(dòng)各種連結(jié)裝置，可用以取代機(jī)械式的按鈕面板，并借由液晶顯示畫面制造出生動(dòng)的影音效果。隨著多媒體信息查詢的與日觸控屏俱增，人們越來越多地談到觸摸屏，因?yàn)橛|摸屏不僅適用于中國多媒體信息查詢的國情，而且觸摸屏具有堅(jiān)固耐用、反應(yīng)速度快、節(jié)省空間、易于交流等許多優(yōu)點(diǎn)。利用這種技術(shù)，我們用戶只要用手指輕輕地碰計(jì)算機(jī)顯示屏上的圖符或文字就能實(shí)現(xiàn)對主機(jī)操作，從而使人機(jī)交互更為直截了當(dāng)，這種技術(shù)大大方便了那些不懂電腦操作的用戶。 觸摸屏作為一種最新的電腦輸入設(shè)備，它是目前最簡單、方便、自然的一種人機(jī)交互方式。它賦予了多媒體以嶄新的面貌，是極富吸引力的全新多媒體交互設(shè)備。觸摸屏在我國的應(yīng)用范圍非常廣闊，主要是公共信息的查詢；如電信局、稅務(wù)局、銀行、電力等部門的業(yè)務(wù)查詢；城市街頭的信息查詢；此外應(yīng)用于領(lǐng)導(dǎo)辦公、工業(yè)控制、軍事指揮、電子游戲、點(diǎn)歌點(diǎn)菜、多媒體教學(xué)、房地產(chǎn)預(yù)售等。將來，觸摸屏還要走入家庭。 隨著使用電腦作為信息來源的與日俱增，觸摸屏以其易于使用、堅(jiān)固耐用、反應(yīng)速度快、節(jié)省空間等優(yōu)點(diǎn)，使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)師們越來越多的感到使用觸摸屏的確具有相當(dāng)大的優(yōu)越性。觸摸屏出現(xiàn)在中國市場上至今只有短短的幾年時(shí)間，這個(gè)新的多媒體設(shè)備還沒有為許多人接觸和了解，包括一些正打算使用觸摸屏的系統(tǒng)設(shè)計(jì)師，還都把觸摸屏當(dāng)作可有可無的設(shè)備，從發(fā)達(dá)國家觸摸屏的普及歷程和我國多媒體信息業(yè)正處在的階段來看，這種觀念還具有一定的普遍性。事實(shí)上，觸摸屏是一個(gè)使多媒體信息或控制改頭換面的設(shè)備，它賦予多媒體系統(tǒng)以嶄新的面貌，是極富吸引力的全新多媒體交互設(shè)備。發(fā)達(dá)國家的系統(tǒng)設(shè)計(jì)師們和我國率先使用觸摸屏的系統(tǒng)設(shè)計(jì)師們已經(jīng)清楚的知道，觸摸屏對于各種應(yīng)用領(lǐng)域的電腦已經(jīng)不再是可有可無的東西，而是必不可少的設(shè)備。它極大的簡化了計(jì)算機(jī)的使用，即使是對計(jì)算機(jī)一無所知的人，也照樣能夠信手拈來，使計(jì)算機(jī)展現(xiàn)出更大的魅力。解決了公共信息市場上計(jì)算機(jī)所無法解決的問題。3.2.2.觸摸屏的工作原理: 為了操作上的方便，人們用觸摸屏來代替鼠標(biāo)或鍵盤。工作時(shí)，我們必須首先用手指或其它物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏，然后系統(tǒng)根據(jù)手指觸摸的圖標(biāo)或菜單位置來定位選擇信息輸入。觸摸屏由觸摸檢測部件和觸摸屏控制器組成；觸摸檢測部件安裝在顯示器屏幕前面，用于檢測用戶觸摸位置，接受后送觸摸屏控制器；而觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點(diǎn)檢測裝置上接收觸摸信息，并將它轉(zhuǎn)換成觸點(diǎn)坐標(biāo)，再送給CPU，它同時(shí)能接收CPU發(fā)來的命令并加以執(zhí)行。目前觸摸屏的應(yīng)用范圍從以往的銀行自動(dòng)柜員機(jī)、工控計(jì)算機(jī)等小眾商用市場，迅速擴(kuò)展到手機(jī)、PDA、 GPS(全球定位系統(tǒng))、MP3，甚至平板電腦(UMPC)等大眾消費(fèi)電子領(lǐng)域。展望未來，觸控操作簡單、便捷，人性化的觸摸屏有望成為人機(jī)互動(dòng)的最佳界面而迅速普及。 目前的觸控技術(shù)尚存在屏幕所使用的材源透光較差影響顯示畫面的清晰度，或者長期使用后出現(xiàn)坐標(biāo)漂移、影響使用精度等問題。而且，全球主要觸摸屏生產(chǎn)大廠多集中在日、美、韓等國家以及我國臺(tái)灣地區(qū)；主要技術(shù)、關(guān)鍵零組件和原材料更是基本掌握在日、美廠商手中，中國大陸的觸摸屏/觸控面板產(chǎn)業(yè)還基本處于起步階段。但正因如此，整個(gè)觸控行業(yè)未來的上升空間還非常大，它也有望成為我國電子企業(yè)今后創(chuàng)新發(fā)展、大有作為的重要領(lǐng)域。觸摸屏目前主要還是集中在小尺寸上的應(yīng)用，未來的發(fā)展將是一個(gè)觸控和遙控的世界，所以大尺寸觸摸屏的發(fā)展是目前觸摸屏發(fā)展的趨勢，在市場的應(yīng)用中給了民眾耳目一新的感覺，深的廣大民眾的喜愛。所以未來的世界是個(gè)觸控的世界，是個(gè)遙控的世界，大尺寸觸摸屏的發(fā)展有著廣泛的空間。3.2.3.觸摸屏的選用:由于在此系統(tǒng)中，觸摸屏要擔(dān)任監(jiān)控各部分運(yùn)行狀態(tài)，而且還用于控制作用，所以在此擔(dān)任的任務(wù)還是比較重的。所以在此選定的觸摸屏為MT506T型號(hào)的觸摸屏。可實(shí)時(shí)顯示設(shè)備和系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。通過觸摸向PLC發(fā)出指令和數(shù)據(jù)，再通過PLC完成對系統(tǒng)或設(shè)備的控制?？勺龀啥喾喾N監(jiān)控畫面，替代了傳統(tǒng)的電氣操作盤及顯示記錄儀表等，且功能更加強(qiáng)大。3.2.4觸摸屏程序設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的觸摸屏人機(jī)交互界面的開發(fā)平臺(tái)，采用MT506觸摸屏的編程軟件實(shí)現(xiàn)。該軟件類似于組態(tài)軟件，采用圖形化的編程方法，只需將相關(guān)元件拖到預(yù)先定義的畫面上，根據(jù)需要設(shè)置相關(guān)參數(shù)、合理配置PLC寫入地址即可完成操作。3.2.5主要參數(shù)型 號(hào) MT506 外殼顏色 黑色 顯示屏 5.7 彩色 STN 液晶屏 分辨率 320 240 像素 亮 度 150 CD/M? 色 彩 256 色 對比度 30:1 背光燈 1支 CCFL (最低保證壽命 25000 小時(shí)) 觸摸屏 4線 精密電阻網(wǎng)絡(luò) ( 表面硬度 4H ) CPU 32位RISC CPU 200MHz 存儲(chǔ)器 1 MB Flash ROM + 4 MB DRAM 通信端口 COM1: PC RS232 & PLC RS485/422 COM2: PLC RS232 配方存儲(chǔ)器 標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)置128KB + 實(shí)時(shí)時(shí)鐘 打印端口 無 系統(tǒng)診斷 電源失效檢測觸摸屏實(shí)物圖編程軟件對編程PC機(jī)要求不高，利用觸摸屏自帶RS 232串口或者USB接口通信，將設(shè)計(jì)完成后的人機(jī)交互界面下載到觸摸屏。對于程序分別設(shè)計(jì)了監(jiān)視、報(bào)警、控制以及頻率顯示、控制鍵，可由相應(yīng)的控鍵實(shí)現(xiàn)對電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的控制和監(jiān)控。觸摸屏上電后自動(dòng)進(jìn)入所設(shè)計(jì)的畫面，操作人員可以根據(jù)需要直接通過人機(jī)交互的方式，對下位機(jī)PLC進(jìn)行控制。3.3通風(fēng)機(jī):我國隧道使用通風(fēng)機(jī)主要就是。G4 73系列通風(fēng)機(jī)，G4 73系列通風(fēng)機(jī)最初是為鍋爐通風(fēng)(引風(fēng)) 設(shè)計(jì)的，后來被引用到隧道通風(fēng)中并擁有一定的市場占有量。該系列通風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)是特性曲線較平緩、無駝峰、運(yùn)行噪聲較小、效率高。啟動(dòng)時(shí)關(guān)閉調(diào)節(jié)門(也叫前導(dǎo)器)，具有啟動(dòng)功率較小，啟動(dòng)容易的特點(diǎn)。運(yùn)行時(shí)調(diào)節(jié)門可在 070范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，用以改變運(yùn)行工況，還可通過配置不同轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)來改變其運(yùn)行工況,適應(yīng)性較好。G4 73系列通風(fēng)機(jī)的特性曲線較平緩，運(yùn)行噪聲較小，效率高，適用于通風(fēng)阻力不是太大的中小型隧道。我國地方隧道中使用該系列通風(fēng)機(jī)較多，由于機(jī)型小，配置電動(dòng)機(jī)的容量也小,可配用380V的電動(dòng)機(jī)使用。但對初、后期風(fēng)壓變化大的隧道，通風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)性能差。風(fēng)機(jī)的作用：風(fēng)機(jī)是依靠輸入的機(jī)械能，提高氣體壓力并排送氣體的機(jī)械，它是一種從動(dòng)的流體機(jī)械。 通風(fēng)機(jī)廣泛用于工廠、礦井、隧道、冷卻塔、車輛、船舶和建筑物的通風(fēng)、排塵和冷卻；鍋爐和工業(yè)爐窯的通風(fēng)和引風(fēng)；空氣調(diào)節(jié)設(shè)備和家用電器設(shè)備中的冷卻和通風(fēng)；谷物的烘干和選送；風(fēng)洞風(fēng)源和氣墊船的充氣和推進(jìn)等。 通風(fēng)機(jī)的工作原理與透平壓縮機(jī)基本相同，只是由于氣體流速較低，壓力變化不大，一般不需要考慮氣體比容的變化，即把氣體作為不可壓縮流體處理。風(fēng)機(jī)可制成右旋和左旋兩種型式。從電動(dòng)機(jī)一側(cè)正視，葉輪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，稱為右旋轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，稱為左旋。一般的高壓風(fēng)機(jī)，其主要的動(dòng)力設(shè)備是電動(dòng)機(jī)，此外還包括用來控制風(fēng)機(jī)風(fēng)閥位置的電動(dòng)或手動(dòng)執(zhí)行器、風(fēng)機(jī)閥門限位開關(guān)等部件。風(fēng)機(jī)動(dòng)力設(shè)備的傳統(tǒng)控制方法是通過手動(dòng)或繼電器控制，存在可靠性和靈活性較差的問題，比如：由于電機(jī)的容量大，就存在啟動(dòng)時(shí)間長、啟動(dòng)電流大、運(yùn)行安全可靠性差等問題，為了解決這些問題，需要采取在啟動(dòng)離心風(fēng)機(jī)時(shí)減少啟動(dòng)負(fù)荷、通過星三角降壓啟動(dòng)來降低啟動(dòng)電流、進(jìn)行安全互鎖控制等措施。通風(fēng)機(jī)工作時(shí)，動(dòng)力機(jī)(主要是電動(dòng)機(jī))驅(qū)動(dòng)葉輪在蝸形機(jī)殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)，空氣經(jīng)吸氣口從葉輪中心處吸入。由于葉片對氣體的動(dòng)力作用，氣體壓力和速度得以提高，并在離心力作用下沿著葉道甩向機(jī)殼，從排氣口排出。因氣體在葉輪內(nèi)的流動(dòng)主要是在徑向平面內(nèi)。風(fēng)機(jī)的用途：一般用于高壓強(qiáng)制通風(fēng)，如冶煉、送料、礦井、隧道、地下室、鐵路等，亦可輸送空氣及其它無腐蝕性、不含粘性物質(zhì)、2非易燃、易爆之氣體，介質(zhì)溫度最高不超過八十度，介質(zhì)中硬質(zhì)顆粒物中大于150mg/m3。3.4 變頻器的選型和容量的確定:參數(shù)號(hào)參數(shù)值說明Pr03轉(zhuǎn)矩提升Pr150上限頻率Pr20下限頻率Pr350基底頻率Pr420多段速 (高速)RHPr525多段速（中速）RMPr635多段速（低速）RLPr2440RM RLPr2550RH RLPr71加速時(shí)間Pr81減速時(shí)間Pr93電子過流保護(hù)Pr130啟動(dòng)頻率Pr771參數(shù)禁止寫入Pr793操作模式選擇在電機(jī)的容量確定并選定其型號(hào)后，接下來就要確定變頻器的容量。異步電動(dòng)機(jī)是電力、化工等生產(chǎn)企業(yè)最主要的動(dòng)力設(shè)備。作為高能耗設(shè)備，其輸出功率不能隨負(fù)荷按比例變化，大部分只能通過擋板或閥門的開度來調(diào)節(jié)，而電動(dòng)機(jī)消耗的能量變化不大，從而造成很大的能量損耗。近年來，隨著變頻器生產(chǎn)技術(shù)的成熟以及變頻器應(yīng)用范圍的日益廣泛，使用變頻器對電動(dòng)機(jī)電源進(jìn)行技術(shù)改造成為各企業(yè)節(jié)能降耗、提高效率的重要手段。確定變頻器容量的主要依據(jù)是輸出電流，其原則為：變頻器的輸出額定電流應(yīng)大于或等于電機(jī)的額定電流。但在連續(xù)的變動(dòng)負(fù)載或斷續(xù)負(fù)載中，因電動(dòng)機(jī)允許有短時(shí)間的過載，而且這種過載的時(shí)間經(jīng)常超過變頻器一般允許的一分鐘。故應(yīng)考慮選擇變頻器的額定電流大于或等于電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中的最大電流。電動(dòng)機(jī)的型號(hào)確定后，其額定電流可以從制造商提供的樣本中查到?；蛘撸部蓮碾姍C(jī)的輸出功率由下式計(jì)算 式中，P為額定輸出功率（KW）；U為額定電壓（KV）；I為額定電流（A）；為電機(jī)效率；為功率因數(shù)。本系統(tǒng)選用的是三菱全新一代標(biāo)準(zhǔn)變頻器D700,功能強(qiáng)大，應(yīng)用廣泛。它采用高性能的矢量控制技術(shù)，提供低速高轉(zhuǎn)矩輸出和良好的動(dòng)態(tài)特性，同時(shí)具備超強(qiáng)的過載能力，以滿足廣泛的應(yīng)用場合3.4.1.變頻調(diào)速:異步電動(dòng)機(jī)是電力、化工等生產(chǎn)企業(yè)最主要的動(dòng)力設(shè)備。作為高能耗設(shè)備，其輸出功率不能隨負(fù)荷按比例變化，大部分只能通過擋板或閥門的開度來調(diào)節(jié)，而電動(dòng)機(jī)消耗的能量變化不大，從而造成很大的能量損耗。近年來，隨著變頻器生產(chǎn)技術(shù)的成熟以及變頻器應(yīng)用范圍的日益廣泛，使用變頻器對電動(dòng)機(jī)電源進(jìn)行技術(shù)改造成為各企業(yè)節(jié)能降耗、提高效率的重要手段。 n60f(1S)/P (1)式中n異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速；f異步電動(dòng)機(jī)的頻率； s電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率； 變頻器實(shí)物圖 p電動(dòng)機(jī)極對數(shù)。 由式(1-1)可知，轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比，只要改變頻率f即可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)頻率f在050Hz的范圍內(nèi)變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻調(diào)速就是通過改變電動(dòng)機(jī)電源頻率實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的。變頻器主要采用交直交方式，先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動(dòng)機(jī)。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個(gè)部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲(chǔ)能和緩沖無功功率。 3.5傳感器介紹與選擇:3.5.1車輛檢測電傳感器的使用對本次的設(shè)計(jì)尤為重要，本次設(shè)計(jì)所采用的傳感器是電磁感應(yīng)線圈。電感式傳感器其主要部件是埋設(shè)在隧道路面下的柱狀狀霍爾傳感器當(dāng)有高頻電流通過電感時(shí)，公路面上就會(huì)形成高頻磁場。當(dāng)汽車進(jìn)入這一高頻磁場區(qū)時(shí)，汽車就會(huì)產(chǎn)生渦流損耗，環(huán)狀絕緣電線的電感開始減少。當(dāng)汽車正好在該感應(yīng)線圈的正上方時(shí)，該感應(yīng)線圈的電感減到最小值。當(dāng)汽車離開這高頻磁場區(qū)時(shí)，該感應(yīng)線圈電感逐漸復(fù)原到初始狀態(tài)。傳感器實(shí)物圖3.5.2檢測原理電感式傳感器是利用金屬導(dǎo)體和交變電磁場的互感原理。位于傳感器前端的檢測線圈產(chǎn)生高頻磁場，當(dāng)金屬物體接近該磁場，金屬物體內(nèi)部產(chǎn)生渦電流，導(dǎo)致磁場能量衰減，當(dāng)金屬物體不斷靠近傳感器感應(yīng)面，能量的被吸收而導(dǎo)致衰減，當(dāng)衰減達(dá)到一定程度時(shí)，觸發(fā)傳感器開關(guān)輸出信號(hào)，從而達(dá)到非接觸式之檢測目的。由于電感變化該感應(yīng)線圈中流動(dòng)的高頻電流的振幅(本論文所涉及的檢測工作方式)和相位發(fā)生變化，因此，在環(huán)的始端連接上檢測相位或振幅變化的檢測器，就可得到汽車通過的電信號(hào)。若將環(huán)狀絕緣電線作為振蕩電路的一部分，則只要檢測振蕩頻率的變化即可知道汽車的存在和通過。電感式傳感器的高頻電流頻率為60kHz，尺寸為 23m，電感約為100H.這種傳感器可檢測的電感變化率在0.3以上。電感式傳感器安裝在隧道墻壁上，從交通安全和美觀考慮, 它是理想的傳感器。傳感器最好選用防潮性能好的原材料。3.5.2.1 溫度傳感器溫度是自然界中和人類打交道最多的物理參數(shù)之一，無論是在生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)場所，還是在居住休閑場所，溫度的采集或控制都十分頻繁和重要，而且，網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程采集溫度并報(bào)警是現(xiàn)代科技發(fā)展的一個(gè)必然趨勢。 由于溫度不管是從物理量本身還是在實(shí)際人們的生活中都有著密切的關(guān)系，所以溫傳感器就會(huì)相應(yīng)產(chǎn)生。 在此系統(tǒng)中選用精度高且價(jià)格性能比高的PT100溫度傳感器。 由于PT100熱電阻的溫度與阻值變化關(guān)系，人們便利用它的這一特性，發(fā)明并生產(chǎn)了PT100熱電阻溫度傳感器。它是集溫度濕度采集于一體的智能傳感器。溫度的采集范圍可以在-200+200，濕度采集范圍是0%100%。3.5.3主要參數(shù)工業(yè)級(jí)環(huán)境，采集溫度范圍為200200，顯示精度0.1；綜合精度0.3。將我們的熱電阻傳感器與我們的RS485中繼器，可將原來只能連接32個(gè)PT100、PT1000熱電阻采集模塊連到同一網(wǎng)絡(luò)曾多到255個(gè)，且最大通信距離為1200m。LM-PT100、LM-PT1000熱電阻溫濕度傳感器還可以和LM-8052NET配合，組成TCP/IP的溫度采集網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程采集溫度。3.5.3.1煙塵傳感器 在隧道內(nèi)，因乘客吸煙或從車外侵人灰塵等及汽車排放尾氣，造成車內(nèi)空氣污染，將嚴(yán)重危害人體健康，因此，必須時(shí)刻檢測空氣質(zhì)量，以保持空氣清新。煙塵濃度傳感器就是與PLC檢測控制結(jié)合，當(dāng)煙塵濃度傳感器感知煙塵的存在時(shí)，就會(huì)使PLC自動(dòng)控制風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)沒有煙塵時(shí)就會(huì)使運(yùn)轉(zhuǎn)恢復(fù)正常，使隧道空氣始終保持清潔。如圖示為煙塵濃度傳感器的結(jié)構(gòu)圖，它由發(fā)光元件、光敏元件和信號(hào)處理電路等組成。煙塵濃度傳感器的工作原理如圖2所示，通過煙塵濃度傳感器的開口縫隙，空氣能夠自由流動(dòng)，發(fā)光元件（發(fā)光二極管）產(chǎn)生肉眼看不見的間歇紅外光，在空氣中沒有煙霧的情況下，紅外光射不到光敏元件上，電路不工作；當(dāng)煙霧進(jìn)人煙塵濃度傳感器時(shí)，間歇的紅外光使煙霧粒子漫反射進(jìn)入光敏元件，這時(shí)煙塵濃度傳感器就判定煙霧存在，空氣凈化器鼓風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)而開始工作。為防止煙塵濃度傳感器受外部干擾而引起誤動(dòng)作，傳感器內(nèi)部采用了脈沖振蕩電路，即使射人相同波長的紅外光，而因脈沖周期不同，傳感器也不會(huì)判斷有煙霧。另外，傳感器內(nèi)部還設(shè)有定時(shí)、延時(shí)電路，此處，經(jīng)查閱相關(guān)資料，最終確定為TCS230, 煙氣檢測有專門的光電煙霧傳感器，可以反應(yīng)透明度、煙氣濃度！價(jià)格便宜，簡單可靠！如果煙塵檢測的目的在于火災(zāi)檢測，推薦使用一氧化碳傳感器，這個(gè)檢測火災(zāi)比煙霧報(bào)警器還準(zhǔn)確、靈敏、可靠！四通訊安裝與接線： PC機(jī)通過專用電纜與PLC模塊和觸摸屏模塊進(jìn)行通信連接，編制調(diào)試程序完畢可以直接下載到觸摸屏和PLC各自程序存儲(chǔ)器。PLC模塊與觸摸屏之間由專用電纜連接，觸摸屏按鍵指令可以由通信電纜加載到控制程序以執(zhí)行相應(yīng)的操作。另外，外部按鈕指令直接加載在PLC輸入端以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的指令操作。4.1 N:N 網(wǎng)絡(luò)的通訊連接： 可編程控制器的通訊和網(wǎng)絡(luò)是近年來工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域發(fā)展十分迅速的技術(shù)。簡易PLC間鏈接也叫做NN網(wǎng)絡(luò)。最多可以有8臺(tái) PLC連接構(gòu)成NN網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)PLC之間的數(shù)據(jù)通訊。4.1.1數(shù)據(jù)傳送方式(1)并行通訊和串行通訊性能雙絞線同軸電纜光纜傳送速率14Mbps1450Mbps10500Mbps連接方法點(diǎn)對點(diǎn),多點(diǎn)1.5km不用中繼器點(diǎn)對點(diǎn),多點(diǎn)1.5km不用中繼器(基帶)10km不用中繼器(寬帶)點(diǎn)對點(diǎn)50km不用中繼器傳送信號(hào)數(shù)字信號(hào)、調(diào)制信號(hào)、模擬信號(hào)(基帶)數(shù)字信號(hào)、調(diào)制信號(hào)(基帶)數(shù)字、聲音、圖像(寬帶)調(diào)制信號(hào)(基帶)數(shù)字、聲音、圖像(寬帶)支持網(wǎng)絡(luò)星型、環(huán)行總線型、環(huán)型總線型、環(huán)型抗干擾好很好極好（2）RS-485通訊線有一對平衡差分信號(hào)線，以半雙工方式傳送數(shù)據(jù)，能夠在遠(yuǎn)距離高速通訊中，以最少的信號(hào)線完成通訊任務(wù)。4.1.2 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu) PLC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖4.1.3主站與從站連接在網(wǎng)絡(luò)中的通訊站點(diǎn)根據(jù)功能可分為主站與從站。 主站可以對網(wǎng)絡(luò)中的其他設(shè)備發(fā)出初始化請求；